DE2353914A1

DE2353914A1 - Gelenkige verbindung zweier rohre, insbesondere fuer abgasanlagen in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2353914A1
Application number: DE19732353914
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Krueger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-10-27
Filing date: 1973-10-27
Publication date: 1975-05-07

Description

V O L K S ¥ Δ G E Ή W E R K
.Aktiengesellschaft
5180 Wolfsburg

Unsere Zeichen: K 1572
1702-pt-ha-sa

26. 10.73

Gelenkige Verbindung zweier Rohre, insbesondere für Abgasänlagen in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf eine gelenkige Verbindung zweier Rohre, insbesondere für Abgasanlagen in Kraftfahrzeugen.

Aus der detitschen Patentschrift 1 047 529, 46 c 16/02, ist es bereits bekannt, zwei Rohrenden einer Abgasanlage mittels eines Wellrohres gelenkig miteinander zu verbinden. Ein Wellrohr hat jedoch den Nachteil, daß es relative Drehbewegungen der Rohrenden um deren Längsachse nur in sehr beschränktem Maße zuläßt. Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden (vgl. DT PS 1 005 319, 46 c¹ 16/02), zur Terbin- ' dung der Rohrstutzen Zwischenstücke mit zwei nebeneinander liegenden Kugelzonen zu verwenden, welche auf der Außenseite des Zwischenstückes angeordnet sind und in je eine zylindrisch aufgeweitete Mündung der einander nahe gegenüberliegenden Rohrenden schließend eingreifen, um eine allseitige Bewegung der Rohrenden, gegeneinander zu ermöglichen. Diese Art von Rohrverbindung hat sich schon deswegen als nicht

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dauerhaft erwiesen, weil die Rohrstutzen außer durch das "bewegliche Zwischenstück nicht miteinander verbunden sind und es deswegen vorkommen kann, daß durch Erschütterungen im Fahrtetrieb eich die Verbindung löst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gelenkige Rohrverbindung zu schaffen, die einerseits größtmögliche Betriebssicherheit bietet, d.h. auch bei starken Erschütterungen, wie sie bei Abgasanlagen in Kraftfahrzeugen im Fahrbetrieb auftreten, soll die "Verbindung dauerhaft und gut dichtend sein; andererseits soll die relative Drehbewegung der einander zugekehrten Rohrenden um ihre Längsachse nicht eingeschränkt sein. Darüberhinaus soll das Rohrinnere an der Verbindungsstelle frei von irgendwelchen Einbauten sein, damit eine ungehinderte Strömung durch die Rohranlage gewährleistet ist.

Die diese Aufgabe lösende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines der Rohre eine Erweiterung aufweist, die in einen das andere Rohr mit Zwischenraum umgreifenden Bereich mit zumindest teilweise nach innen abgebogenem Hand ausläuft, wobei die innere Oberfläche der Erweiterung als Widerlager- für das andere Rohr dient, dessen sich in der Erweiterung abstützender Randbereich - im Längsschnitt betrachtet - konvex gewölbt ist, und daß beide Rohre mittels einer das andere Rohr umschließenden, in dem Zwischenraum angeordneten Feder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der abgebogene Rand des einen Rohres als erste Abstützung für die Feder dient. Diese Rohrverbindung hat gegenüber dem Wellrohr den Vorteil, daß sich die beiden Rohrenden relativ zuein~ ander um ihre gemeinsame Längsachse ohne Einschränkung drehen können. Außerdem sorgt die das andere Rohr umschließende Feder für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden Rohrenden,

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so daß auch bei stärkeren Beanspruchungen keine Beschädigungen an der .Verbindungsstelle zu erwarten sind.

In vielen !"allen, wie beispielsweise bei Abgasanlagen in Kraftfahrzeugen, wird es erforderlich sein, das Eohrinnere im Bereich der-Verbindungsstelle gasdicht gegen die Umgebung abzuschließen. Diese Abdichtung kann beispielsweise durch einen beide Rohre umschließenden Faltenbalg erfolgen oder auch von einem im Bereich des Widerlagers zwischen beide Rohre eingesetzten Diehtring gebildet sein.

Die Erweiterung des einen Rohres im Bereich des Widerlagers kann die Gestalt einer Hohlkugel und der konvex gewölbte Randbereich des anderen üohr es die Form einer Kugelzone mit zumindest annähernd gleichem Radius wie die Hohlkugel haben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform jedoch ist die Erweiterung des einen Rohres kegelförmig. In fertigungstechnischer Hinsicht ist eine derart gestaltete Erweiterung nämlich einfacher.

Nach einer weiteren. Ausgestaltung der Erfindung ist der konvex gewölbte Randbereich des anderen Rohres durch TJmbördeIn gewonnen, wobei, eine dadurch erzielbare Hohlkehle, als zweite Abstützung für die Feder dient.. In vielen Fällen wird es jedoch auch fertigungstechnisch wieder einfacher sein, wenn als zweite Abstützung für die Feder ein das andere Rohr umschließender profilierter Ring dient. :

In besonderen Anwendungsfällen, wie z.B. bei Abgasanlagen, wird es zweckmäßig sein, daß Mittel vorgesehen sind, die bei heißem Strömungsmedium in den Rohren die Feder gegen übermäßige Erwärmung schützen. Diese Mittel können, aus wenigstens einer wärmeisolierenden Zwischenschicht zwischen der Feder und dem anderen Röhr bestehen; sie können aber auch aus im Bereich

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der Feder befindlichen, in dem einen Rohr angebrachten Kühlschlitzen gebildet sein, die ggf. zusätzlich zu wärmeisolierenden Zwischenschichten angebracht sind.

Bei der die Rohrenden zusammenhaltenden Feder ist zwar in erster Linie an eine Schraubenfeder gedacht, jedoch kann genauso gut eine Tellerfeder Anwendung finden. Insbesondere bei örtlich beschränkten Platzverhältnissen wird sich eine Tellerfeder anbieten. Es sei schließlich noch erwähnt, daß unter dem hier verwendeten Begriff Feder nicht nur eine Einzelfeder zu verstehen ist, sondern daß auch aus mehreren Einzelfedern zusammengesetzte Federsysteme verwendet werden können, je nach der erforderlichen Charakteristik.

Inhand der Zeichnung sollen im folgenden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine einfache Ausführung der erfindungsgemäßen Rohrverbindung;

Fig. 2 eine Möglichkeit zur Abdichtung .der in Fig. 1 dargestellten Verbindung;

Fig. 3 eine Variante zu Figur 2;

Fig. 4 eine der in Figur 1 dargestellten Verbindung ähnliche Ausführung mit dem Tint er schied, daß sich die Feder mit ihrem einen Ende gegen einen separaten profilierten Ring abstützt;

Fig. 5 eine der in Figur 4 gezeigten Ausführung ähnliche Anordnung, jedoch mit einer zylindrischen Schraubenfeder ;

Fig. 6 eine Rohrverbindung mit zylindrischer Schraubenfeder und zusätzlichen Kühlschiltζen;

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Pig. 7 eine Ausführung, bei der zwischen der Feder und dem anderen Rohr wärmeisolierende Mittel angeordnet sind;

I"ig. 8 eine Rohr verbindung, bei der anstelle einer Schraubenfeder eine Tellerfeder verwendet worden ist.

¥ie am einfachsten aus Figur T ersichtlich ist, umfaßt die erfindungsgemäße Verbindung die beiden Rohrstutzen 1 und 2, von denen der linke Endbereich des Rohrstutzens 1 eine kegelförmige Erweiterung 3 aufweist, die in einen zylindrischen Bereich 4 übergeht, der an seinem Ende mit einer nach innen weisenden Schulter 5 versehen ist. Der rechte Endbereich des RohrStutzens 2 ist nach außen derart umgebördelt, daß eine Kugelzone entstanden ist, mit der sich der Rohrstutzen 2 gegen die innere Oberfläche der kegelförmigen Erweiterung 5 abstützt. Durch die Umbördelung des rechten Randes des Rohrstutzens 2 zu einer Kugelzone ist in deren Bereich eine Hohlkehle 6 entstanden. Der zylindrische Bereich 4 des Rohrstutzens 1 umgreift mit Zwischenraum 7 cLen rechten Endbereich des Rohrstutzens 2. In diesem Zwischenraum 7 ist eine kegelförmige Schraubendruckfeder 8 angeordnet, die sich einerseits an der Schulter 5 des RohrStutzens 1 und andererseits in der Hohlkehle 6 des Rohrstutzens 2 abstützt. Diese Feder 8 sorgt dafür, daß die beiden Rohrstutzen 1 und 2 ständig kräftschlüssig verbunden sind. Bei der erwähnten Kugelzone am Ende des Rohrstutzens 2 kann es sich auch um eine andere im Längsschnitt des Rohrstutzens 2 betrachtet konvexe Oberfläche handeln, die sich an den Hohlkegel 5 anschmiegt.

Entsprechend Figur 2 kann die Rohrverbindung nach Figur 1"mittels einer im Längsschnitt mäanderförmig gestalteten Manschette 9 abgedichtet werden. Eine sorgfältige Abdichtung ist insbesondere dann erforderlich, wenn beispielsweise agressive Ga-

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se durch das Rohrsystem gefördert werden sollen.

Eine andere Möglichkeit der Abdichtung des Rohrinnenraumes gegen die Umgebung an der Verbindungsstelle ist in Figur 3 angegeben. Dort ist zwischen die konvexe Oberfläche des Rohrstutzens 2 und der inneren Oberfläche der kegelförmigen Erweiterung 3 des Rohrstutzens 1 eine Dichtung 10 eingebracht, die beispielsweise aus Metall, Asbest, Draiitasbest, Metallasbest, Kohle oder ähnlichem temperaturfesten Dichtmaterial bestehen kann. Wie ersichtlich, kann die Dichtung 10 durch geeignete Formgebung in der kegelförmigen Erweiterung 3 ohne zusätzliche Befestigungsmittel gehalten werden.

Wie aus Figur 4 zu ersehen ist, muß die kegelförmige Druckfeder 8 sich nicht unbedingt in der Hohlkehle 6 des konvexen Bereiches des Rohrstutzens 2 abstützen, sondern sie kann sich auch gegen einen auf dem Rohrstutzen 2 befestigten profilierten Ring 11 anlegen. Dies kann z.B. dann von Vorteil sein, wenn man vermeiden will, daß bei heißem Strömungsmedium die Feder 6 in zu große Mhe des Rohrstutzens 2 kommt und durch zu große Erwärmung schnell ermüden könnte. Eine derartige Anordnung kann aber auch einfach deshalb gewählt werden,weil möglicherweise der Draht durchmess er der Feder viel zu groß ist, als daß die Feder in der Hohlkehle eine passende AnIa- · gestelle· finden könnte.

In Figur 5 ist eine erfindungsgemäße Rohrverbindung ähnlich wie bisher beschrieben, jedoch mit einer zylindrischen Druckfeder 12 anstelle der bisher erwähnten kegelförmigen Feder 8 dargestellt. Die Feder 12 stützt sich einerseits wie bisher auf der Schulter 5 des Rohrstutzens 1 und andererseits auch wieder auf einem profilierten Ring 13 ab. Auch in diesem Falle steht die Feder 12 nicht in direkter Berührung mit der.¥an-

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dung des Rohrstutzens 2.

Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer zylindrischen Feder I4»' die sich zwar nicht gegen einen separaten Ring abstützt,"bei der aber der rechte Endbereich des Rohrstutzens 2 ebenfalls so ausgebildet ist, daß die Feder 14 nicht in direkter Berührung mit der von innen mit dem : heißen Strömungsmedium bespülten Wandung des Rohrstutzens 2 steht und auf diese Weise auch vor zu großer Erwärmung geschützt ist. Darüberhinaus sind in dem zylindrischen Bereich 4 des Rohrstutzens 1 Kühlschlitze 15 angebracht, aus denen die in dem Zwischenraum ¹J sich ansammelnde warme Luft entweichen kann, so daß es in diesem Zwischenraum gar nicht zu einem Wärmestau kommen kann. Der Abzug der warmen Luft aus diesem Zwischenraum 7 wird im Falle einer Abgasleitung bei Kraftfahrzeugen durch den Fahrtwind noch begünstigt.

Eine weitere Möglichkeit, die Feder vor zu großer Erhitzung zu schützen, ist in Figur j angedeutet. Dort ist der Ring 16, an dem sich die Feder, I7 abstützt, mit einer Mantelfläche 18 versehen, die zwischen der Feder I7 und der Wandung des Sohrstutzens 2 liegt und somit die Feder auch gegen Strahlungswärme weitgehend schützt. Selbstverständlich können auch bei dieser Anordnung zusätzlich Kühlschlitze vorgesehen werden. Ähnlich wie bei der Ausführung nach Figur 3 ist auch in diesem Falle zwischen dem Rohrstutzen 1 und dem Rohrstutzen 2 eine Dichtung I9 vorgesehen, gegen die der. Rohrstutzen 2 von der Feder 17 gedrückt wird.

Figur 8 schließlich zeigt eine Ausführung,bei der aus Platzgründen der zylindrische Bereich 20 recht klein gehalten werden müßte und aus diesem Grunde eine Schraubenfeder nicht angebracht werden konnte.■Deswegen wurde in diesem Falle.eine

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Tellerfeder 21 eingesetzt, die sich einerseits wieder an der Schulter 5 des Rohrstutzens 1 und andererseits an einem den Rohrstutzen 2 umgehenden Ring 22 abstützt. Für Montagezwecke ist der zylindrische Bereich 20 mit Längsschlitzen 23 versehen, die sich auch Ms in einen angrenzenden kegelförmigen
Bereich 24 erstrecken können.

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Claims

AFS P RU CHE

1. Gelenkige Verbindung zweier Rohre, insbesondere für Abgasanlagen in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines (1) der Rohre eine Erweiterung (3) aufweist» die in einen das andere Rohr (2) mit Zwischenraum (7) umgreifenden Bereich (4) mit zumindest teilweise nach: innen abgebogenem Rand (5) ausläuft, wobei die innere Oberfläche der Erweiterung (3) als Widerlager für das andere Rohr (2) dient, dessen sich in der Erweiterung (3) abstützender Randbereich - im Längsschnitt betrachtet - konvex gewölbfr ist, und daß beide Rohre" (1,^: 2) mittels einer das andere Rohr (2) umschließenden, in dem Zwischenraum (7) .angeordneten D'edsr (8) kraft schlüssig miteinander verbunden sind, wobei der abgebogene Rand(5) des einen Rohres ■ (i) als erste Abstützung für die Jeder (δ) dient.

2. Verbindung nach Anspruch 1 $_· dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrinnere im Bereich der Verbindungsstelle gasdicht gegen die Umgebung abgeschlossen ist.

3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung von einem beide; Rohre umschließenden Paltenbalg (9) gebildet ist, - :

4· Verbindung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung von einem im Bereichdes Widerlagers zwischen beide Rohre eingesetzten Bichtrlng (TO) gebildet ist.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis

4.Y dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des einen Rohres im Be-

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reich des Widerlagers die Gestalt einer Hohlkugel und der konvex gewölbte Randbereich des anderen Rohres die Form einer Kugelzone mit zumindest annähernd gleichem Radius wie die Hohlkugel hat.

6, YerMndung nach einem der Ansprüche 1 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (5) des einen Rohres (1) kegelförmig ist.

7· Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der konvex gewölbte Randbereich des anderen Rohres (2) durch Umbördeln gewonnen ist und daß eine dadurch erzielbare Hohlkehle (6) als zweite Abstützving für die Feder (8) dient.

8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Abstützung für die Feder (12; 17; 21) ein das andere Rohr umschließender profilierter Ring (15; 16; 22) dient.

9. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bei heißem Strömungsmedium in den Rohren die Feder gegen übermäßige Erwärmung schützen.

10. Verbindung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus wenigstens einer wärmeisolierenden Zwischenschicht (18) zwischen der Feder (17) ^4 dem anderen Rohr (2) bestehen.

11. Verbindung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus im Bereich der Feder (14) befindlichen,

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in dem- einen Rohr (1) angebrachten Kühlschlitzen (1.5) "bestehen.

12. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Feder eine Tellerfeder (21) dient.

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